JP4383848B2

JP4383848B2 - 内燃機関の可変動弁制御装置

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Publication number: JP4383848B2
Application number: JP2003432997A
Authority: JP
Inventors: 秀和吉澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005188450A

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁制御装置に関し、詳しくは、バルブリフト量を可変にする可変動弁機構を、センサで検出されるバルブリフト量に基づいてフィードバック制御する装置におけるフェイルセーフ技術に関する。

特許文献１には、機関バルブのバルブリフト量及び作動角を連続的に可変とする可変動弁機構が開示されている。
前記可変動弁機構では、アクチュエータで回転駆動される制御軸の作動角に応じてバルブリフト量及び作動角が連続的に変化する構成であり、前記制御軸の作動角を検出するセンサを備え、目標バルブリフト量に相当する目標作動角に、前記センサで検出される実際の作動角が一致するように、前記アクチュエータがフィードバック制御される。
特開２００１−０１２２６２号公報

ところで、上記可変動弁機構においては、前記制御軸の作動角を検出するセンサが故障すると、制御軸が要求の作動角とは異なる角度に制御され、エンジンの運転性を悪化させる可能性がある。
特に、上記可変動弁機構によって吸気バルブの閉時期を変化させることで、エンジンの吸入空気量を調整させる構成とした場合、センサの故障によってエンジン発生トルクの制御精度が低下することになってしまう。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、センサの故障を診断することで、可変動弁機構の誤制御の発生を未然に回避できる内燃機関の可変動弁制御装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明では、機関バルブのバルブリフト量を可変にする可変動弁機構と、該可変動弁機構で可変とされるバルブリフト量を検出する第１センサ及び第２センサとを備えた内燃機関に適用され、前記第１センサ及び第２センサの少なくとも一方で検出されるバルブリフト量に基づいて前記可変動弁機構をフィードバック制御する可変動弁制御装置であって、前記第１センサ及び第２センサそれぞれからの検出信号間における偏差が所定値以上であって、前記偏差が前記所定値以上である状態の継続時間が所定時間よりも短い場合には、予備的フェイルセーフ処理を実行し、前記偏差が所定値以上である状態が前記所定時間以上継続したときに前記第１センサ及び第２センサの少なくとも一方が異常であると判断し、前記異常を判断したときに、前記予備的フェイルセーフ処理を中止してセンサ異常時用のフェイルセーフ処理に移行し実行する構成とした。

かかる構成によると、第１センサ及び第２センサそれぞれからの検出信号間における偏差が所定値以上であるときには、第１センサ及び第２センサのうちの少なくとも１つは、実際のバルブリフト量に対応しない検出信号を出力していることになるから、予備的フェイルセーフ処理を実行した状態で前記偏差が大きい状態が継続するか否かを検出する。
そして、偏差が大きい状態が継続した場合には、第１センサ及び第２センサの少なくとも一方が異常であることが確実であると判断し、センサ異常時用のフェイルセーフ処理に切り換える。

従って、センサ異常が最終的に確認されるまでの間においても、フェイルセーフを図ることができ、更に、センサ異常が最終的に確認されてからは、センサ異常時用のフェイルセーフ処理によって、安全側に確実に導くことができる。
請求項２記載の発明では、前記予備的フェイルセーフ処理が、機関バルブのバルブリフト量を中間値に固定し、前記センサ異常時用のフェイルセーフ処理が、機関バルブのバルブリフト量を最小値に固定する構成とした。

かかる構成によると、予備的フェイルセーフ処理では、機関バルブのバルブリフト量を中間値に固定して、バルブリフト量が大きく制限されることが回避し、運転性の大きな変化を防止する。一方、センサ異常時用のフェイルセーフ処理では、機関バルブのバルブリフト量を最小値に固定することで、安全側に確実に作動させることができるようにする。

従って、センサ異常が確実でない状態で、機関の運転性が大きく制限されてしまうことを回避できる一方、センサ異常が確実になってからは、安全側に確実に作動させることができる。
請求項３記載の発明では、前記センサ異常時用のフェイルセーフ処理によって機関バルブのバルブリフト量を最小値に固定している状態において、前記第１センサ及び第２センサのうちで前記最小値を検出したセンサを正常なセンサとして選択し、前記正常なセンサとして選択されたセンサの検出信号に基づき、可変動弁機構のフィードバック制御を再開させる構成とした。

かかる構成によると、センサ異常時用のフェイルセーフ処理によって機関バルブのバルブリフト量を最小値に固定している状態で、前記最小値を検出するセンサは正常であり、前記最小値を検出しない異常センサの存在によって検出信号間の偏差が大きくなったものと判断し、正常なセンサを用いてフィードバック制御を再開させる。
従って、第１センサ及び第２センサのうちの一方が故障しても、正常なセンサがある場合には、機関バルブのバルブリフト量を要求に従って制御させることができ、無用にフェイルセーフ状態に維持されることが回避される。

図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂ（吸気絞り弁）を開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。

燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ１０５側には、開特性としてのバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変する可変動弁機構であるＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。

更に、吸気バルブ１０５側には、クランク軸に対する吸気側カム軸の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４は、アクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。

前記吸入空気流量の制御では、主に、ＶＥＬ機構１１２によるバルブリフト量の制御によって目標吸入空気量に制御し、バルブリフト量のみでは目標吸入空気量に制御できないときに電子制御スロットル１０４を閉制御する。
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランク軸１２０からクランク回転信号を取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９からの検出信号が入力される。

また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、前記噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。

図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。

前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。

前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。

前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。

前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。

また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。

また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。

尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。

前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する（図９参照）。

図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。
一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。

前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。

前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
ここで、制御軸１６の角度によって吸気バルブ１０５のバルブリフト量が決まるので、本実施形態において前記角度センサ１２７は、実質的にバルブリフト量を検出することになる。

尚、本実施形態では、角度センサ１２７で認識される制御軸１６の角度が増大する方向が、バルブリフト量の大きくなる方向としてある。
また、前記制御軸１６の外周に突出形成したストッパ部材１２８が、固定側の受け部材（図示省略）に対してリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸１６の回転範囲が規制され、これにより最小リフト量及び最大リフト量が規定されるようになっている。

次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カム軸１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。

前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。

前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。

前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。

前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。

前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記ＥＣＵ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。

従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。

このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
前記ＶＥＬ機構１１２の制御においては、前述のように、前記角度センサ１２７で検出される制御軸１６の角度が目標角度に一致するように、前記ＤＣサーボモータ１２１がフィードバック制御されるが、本実施形態では、前記角度センサ１２７として、第１角度センサ１２７ａ，第２角度センサ１２７ｂの２つを備えている。

前記角度センサ１２７ａ，１２７ｂは、制御軸１６の角度を検出する同じ種類の角度センサであって、制御軸１６の角度に対して略同一の検出信号を出力するセンサである。
そして、前記２つの角度センサ１２７ａ，１２７ｂを用いて、図１２のフローチャートに示すフェイルセーフ処理を行なう。
図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、前記角度センサ１２７ａ，１２７ｂの検出結果が整合しているか否かを判断するために、各角度センサ１２７ａ，１２７ｂの検出値REVEL1，REVEL2の偏差の絶対値を演算する。

ステップＳ２では、｜REVEL1−REVEL2｜が所定値以上であるか否かを判別する。
｜REVEL1−REVEL2｜が所定値よりも小さく、２つの角度センサ１２７ａ，１２７ｂが略同じ検出結果を出力している場合には、角度センサ１２７ａ，１２７ｂが共に正常であると判断し、ステップＳ３へ進む。
ステップＳ３では、ＶＥＬ機構１１２を通常にフィードバック制御する。

前記通常制御においては、例えば第１角度センサ１２７ａの検出信号に基づいて制御軸１６の角度を検出し、該検出角度が目標リフト量に相当する目標角度に一致するように、前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
一方、ステップＳ２で｜REVEL1−REVEL2｜が所定値以上であると判断されたときには、角度センサ１２７ａ，１２７ｂの少なくとも一方が故障している可能性があるので、ステップＳ４へ進み、予備的フェイルセーフ処理を実行する。

即ち、｜REVEL1−REVEL2｜が所定値以上になっても、それがノイズなどの影響による一時的なものである可能性があるので、最終的に故障判定されるまでの間は、ＶＥＬ機構１１２の作動制限が比較的緩いフェイルセーフである予備的フェイルセーフ処理を実行し、センサ故障が不確実な状態で運転性が大きく損なわれることがないようにする。
前記予備的フェイルセーフにおいては、フィードバックを停止してバルブリフト量を中間値に固定し、要求吸入空気量が得られるように電子制御スロットル１０４を制御する。

前記バルブリフト量の中間値への固定は、予め記憶される一定の制御信号、又は、予備的フェイルセーフ処理の開始直前での制御信号に基づいて決定される制御信号を、ＤＣサーボモータ１２１に対して出力することで行なわれる。
次のステップＳ５では、｜REVEL1−REVEL2｜が所定値以上である状態が所定時間以上継続しているか否かを判別する。

｜REVEL1−REVEL2｜が所定値以上である状態の継続時間が、前記所定時間よりも短い場合には、ステップＳ４における予備的フェイルセーフ状態をそのまま継続させるようにする。
一方、ステップＳ５で、｜REVEL1−REVEL2｜が所定値以上である状態が所定時間以上継続していると判別されたときには、｜REVEL1−REVEL2｜が所定値以上である状態は、ノイズ等による一時的な現象ではなく、角度センサ１２７ａ，１２７ｂの少なくとも一方が故障していることに因るものであると判断される。

そこで、｜REVEL1−REVEL2｜が所定値以上である状態が所定時間以上継続していると判別されたときには、ステップＳ６へ進んで、センサ異常時用のフェイルセーフ処理を実行する。
前記センサ異常時用のフェイルセーフ処理の詳細は、図１３のフローチャートに示してある。

図１３のフローチャートにおいて、ステップＳ６１では、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を強制的に最小リフト量に固定すべく、前記ＤＣサーボモータ１２１の制御信号を、所定値（０％デューティ）に固定し、該最小バルブリフトに固定される状態で、電子制御スロットル１０４により吸入空気量を調整させる。
ステップＳ６２では、上記の吸気バルブ１０５のバルブリフト量が最小値に固定される状態で角度センサ１２７が出力すべき値として予め記憶されているKOTEIANG#と、各角度センサ１２７ａ，１２７ｂの実際の検出値REVEL1，REVEL2との偏差の絶対値HENSA1，HENSA2をそれぞれに演算する。

HENSA1＝｜REVEL1−KOTEIANG#｜
HENSA2＝｜REVEL2−KOTEIANG#｜
ステップＳ６３では、前記HENSA1が所定値SYOTEI#以下であるか否かを判定する。
前記HENSA1が所定値SYOTEI#以下である場合には、第１の角度センサ１２７ａが、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を略正確に検出していることになる。

従って、ステップＳ２でセンサ間における検出結果の不整合が判定されたのは、第１の角度センサ１２７ａが正常であるのに対し、第２の角度センサ１２７ｂが故障していて、第２の角度センサ１２７ｂが実際のバルブリフト量とは大きく異なる検出結果を出力したためであると判断される。
そこで、ステップＳ６３で、前記HENSA1が所定値SYOTEI#以下であると判断されたときには、ステップＳ６４へ進み、第１の角度センサ１２７ａが正常で、第２の角度センサ１２７ｂが故障していると判定する。

そして、次のステップＳ６５では、第１の角度センサ１２７ａの検出結果に基づき、制御軸１６の角度を目標に一致させるフィードバック制御を開始させる。
これにより、ステップＳ４，ステップＳ６１で停止させたフィードバック制御が再開されることになる。
ここで、第２の角度センサ１２７ｂについては既に故障判定がなされているので、ステップＳ８でフィードバック制御を再開させた後は、両角度センサ１２７ａ，１２７ｂの出力を比較しての故障判定が行なえなくなり、故障判定処理が、断線・ショートなどの検出に限定されることになる。

そこで、前記ステップＳ８でフィードバック制御を再開させるときには、両角度センサ１２７ａ，１２７ｂが正常であるときよりも、バルブリフト量の制御範囲を低バルブリフト量側に偏ったより狭い範囲に制限することが好ましい。
これにより、正常と判断されたセンサまでもが故障したとしても、過大なバルブリフト量に誤って制御されてしまうことが回避される。

また、２つの角度センサ１２７ａ，１２７ｂのうちの一方が故障していることを、運転者にランプ等で通知し、運転性の変化，運転上の注意、更には、早期のメンテナンスを促すことが好ましい。
尚、後述するステップＳ６８でも、バルブリフト量の制御範囲の制限、及び、運転者への通知を行なうことが好ましい。

一方、ステップＳ６３で、前記HENSA1が所定値SYOTEI#を超えていると判断されたときには、第１の角度センサ１２７ａが、所定のバルブリフト量に固定されている吸気バルブ１０５のバルブリフト量とは大きく異なる検出信号を出力していることになり、第１の角度センサ１２７ａの故障が推定される。
この場合には、ステップＳ６６へ進み、前記HENSA2が前記所定値SYOTEI#以下であるか否かを判定することで、第２の角度センサ１２７ｂが故障しているか否かを判断する。

前記HENSA2が所定値SYOTEI#以下であると判断されたときには、第２の角度センサ１２７ｂが正常であるのに対し、第１の角度センサ１２７ａが故障していて、第１の角度センサ１２７ａが実際のバルブリフト量とは大きく異なる検出結果を出力したために、ステップＳ２でセンサ間における検出結果の不整合が判定されたものと判断できる。
そこで、ステップＳ６６で、前記HENSA2が前記所定値SYOTEI#以下であると判定されたときには、ステップＳ６７へ進み、第２の角度センサ１２７ｂが正常で、第１の角度センサ１２７ａが故障していると判定する。

そして、次のステップＳ６８では、第２の角度センサ１２７ｂの検出結果に基づき、制御軸１６の角度を目標に一致させるフィードバック制御を開始させることで、ステップＳ４，ステップＳ６１で停止させたフィードバック制御を再開させる。
一方、ステップＳ６６で前記HENSA2が前記所定値SYOTEI#を超えていると判断されたときには、両角度センサ１２７ａ，１２７ｂが共に、実際のバルブリフト量とは大きく異なる検出信号を出力しており、両角度１２７ａ，１２７ｂが共に故障しているものと判断できる。

従って、ステップＳ６６で前記HENSA2が前記所定値SYOTEI#を超えていると判断されたときには、ステップＳ６９へ進み、両角度センサ１２７ａ，１２７ｂが共に故障していると判定し、ステップＳ４で行なったバルブリフト量の最小値への固定及びスロットルバルブによる空気量制御をそのまま継続させる。
ステップＳ１２へ進んだときには、両角度センサ１２７ａ，１２７ｂが共に故障していることを、運転者に通知すると良い。

上記のように、本実施形態では、両角度センサ１２７ａ，１２７ｂの検出結果が不整合である状態が所定時間以上継続し、少なくとも一方が故障していると判断された後で、一方が正常であれば、その正常な角度センサを特定し、更に、特定した正常な角度センサを用いて制御軸１６の角度（バルブリフト量）のフィードバック制御を再開させる。
従って、一方の角度センサが故障していても、他方の角度センサで制御軸１６の角度（バルブリフト量）のフィードバック制御を行なわせて、運転性を維持することができる。

尚、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を検出するセンサを前記角度センサ１２７に限定するものではなく、例えば、バルブステムの変位からバルブリフト量を検出するセンサを２つ備える構成においても、上記同様な制御を適用することが可能である。

更に、本実施形態では、センサ異常時用のフェイルセーフ処理において、正常なセンサを選択してフィードバック制御を再開させる処理を行わせる構成としたが、センサ間の検出信号の偏差が大きい状態が所定時間以上継続したときには、正常センサの検出処理を行なわずに、バルブリフト量を最小値に固定したままとしても良い。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。

（イ）請求項２又は３に記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記予備的フェイルセーフ処理において、予め記憶された制御信号又は前記予備的フェイルセーフ処理に移行する直前の制御信号に基づいて設定される制御信号を、前記可変動弁機構に出力することで、前記バルブリフト量を中間値に固定することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。

かかる構成によると、機関バルブのバルブリフト量を中間値に固定するときに、運転性が大きく損なわれることがなく、特に、予備的フェイルセーフ処理に移行する直前の制御信号から固定値を決定する構成とすれば、予備的フェイルセーフ処理への移行による運転性の急変を抑止することが可能である。
（ロ）請求項３記載の内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記正常なセンサとして選択されたセンサの検出信号に基づく前記可変動弁機構のフィードバック制御において、機関バルブのバルブリフト量の制御範囲を制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。

かかる構成によると、第１センサ及び第２センサのうちの一方に故障が発生し、残る正常なセンサを用いてフィードバック制御を行わせるときに、バルブリフト量の可変範囲を制限することで、正常として選択したセンサにも劣化・故障が生じたときのフェイルセーフを事前に図ることができる。

実施形態における内燃機関のシステム構成図。ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。上記ＶＥＬ機構の側面図。上記ＶＥＬ機構の平面図。上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す縦断面図。上記ＶＥＬ機構のフェイルセーフ制御処理のメインルーチンを示すフローチャート。上記ＶＥＬ機構のフェイルセーフ制御処理におけるセンサ異常時用のフェイルセーフ処理の詳細を示すフローチャート。

符号の説明

１６…制御軸、１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構（可変動弁機構）、１１３…ＶＴＣ機構（可変バルブタイミング機構）、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１２１…ＤＣサーボモータ、１２７ａ，１２７ｂ…角度センサ

Claims

機関バルブのバルブリフト量を可変にする可変動弁機構と、該可変動弁機構で可変とされるバルブリフト量を検出する第１センサ及び第２センサと、を備えた内燃機関に適用され、前記第１センサ及び第２センサの少なくとも一方で検出されるバルブリフト量に基づいて前記可変動弁機構をフィードバック制御する可変動弁制御装置であって、
前記第１センサ及び第２センサそれぞれからの検出信号間における偏差が所定値以上であって、前記偏差が前記所定値以上である状態の継続時間が所定時間よりも短い場合には、予備的フェイルセーフ処理を実行し、前記偏差が所定値以上である状態が前記所定時間以上継続したときに前記第１センサ及び第２センサの少なくとも一方が異常であると判断し、前記異常を判断したときに、前記予備的フェイルセーフ処理を中止してセンサ異常時用のフェイルセーフ処理に移行し実行することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
前記予備的フェイルセーフ処理が、前記機関バルブのバルブリフト量を中間値に固定し、前記センサ異常時用のフェイルセーフ処理が、前記機関バルブのバルブリフト量を最小値に固定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
前記センサ異常時用のフェイルセーフ処理によって前記機関バルブのバルブリフト量を最小値に固定している状態において、前記第１センサ及び第２センサのうちで前記最小値を検出したセンサを正常なセンサとして選択し、
前記正常なセンサとして選択されたセンサの検出信号に基づき、前記可変動弁機構のフィードバック制御を再開させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。